GIS在城市碳足迹中的应用分析

摘要：GIS是一门新型空间信息技术，它在处理与环境、能源、城市、资源等有关的社会问题中具有重要作用，它的应用领域及用途十分广泛，和人们的生活紧密联系。GIS技术广泛应用于城市碳足迹里。本文主要论述了碳足迹的定义、GIS技术的核心、基本功能及组成、GIS技术获取、存储、管理及分析空间数据的方法；分析用遥感图像来显示二氧化碳浓度，再经过GIS技术设计用图像展示出来，探索GIS对碳足迹的作用。

关键词： GIS；城市碳足迹；低碳城市

中图分类号：TF761文献标识码： A

1引言

GIS系统是一个非常重要的信息系统，通过计算机软件和硬件系统的支持，它可以采集、存储、分析、管理和描述地球表层（包含大气层）的地理数据信息，它具有一定的特定性。GIS是综合地理学、测量学、计算机科学等多门学科形成的技术。近几年，伴随计算机技术的普及与发展，GIS被广泛应用在社会各个领域，例如：环境监测、交通运输、资源管理、等包括环境许多方面。实际生活中，环境、资源、社会、经济等方面的信息都带有空间的属性，而GIS最大优点就是可以空间操作。

2 GIS技术的核心、基本功能及组成

GIS以测量测绘作为基础，利用数据库来存储数据和适用数据，它对空间进行分析的平台是计算机编程。这也是GIS的核心本质。GIS功能性较强，含以下5项基本功能，即采集数据功能、储存管理数据功能、处理数据功能、查询和分析空间功能、输出数据功能。GIS包含五个组成部分，即：软件、硬件、人员、方法和数据。软件和硬件为建设地理信息提供良好的环境；人员对系统具有能动性作用，负责协调其他组成部分；方法就是向GIS提出问题的解决方案；数据是整个GIS系统的工作内容。

3碳足迹的定义

碳足迹是对由于某些活动引起的二氧化碳排放量的测量。碳足迹指某项活动或某个人在他的生命周期里释放碳的总量，用二氧化碳来表示碳，即评价某项活动用它排放的二氧化碳量对环境的影响作为指标，那么不难理解城市的碳足迹就是指城市在发展运作过程中由于消耗化石类燃料而造成二氧化碳排放，用二氧化碳排放总量表示城市的碳足迹，也就是用来评价这个城市发展时对环境造成的影响。碳足迹从消费的角度定义气体的排放量，它用于说明单位或者个人对温室气体的产生以及所留下的痕迹。

4碳足迹的重要作用及应用

碳足迹能够形象地表述温室气体的排放对环境及人类生活产生的影响，进而碳足迹的应用非常广泛，主要有企业碳足迹、个人碳足迹、城市碳足迹等。企业通过自己的碳足迹来约束或者控制某种危害环境的行为，做到节能减排。经过人们提出碳足迹、规定碳足迹并合理运用它，能促进人们向低碳方向可持续发展。

温室气体排放与温室效应是气候变暖的主要原因，已经受到人们的高度重视。人们为了能更加准确形象的评定温室气体对人类及气候的影响，运用了碳足迹概念。GIS不是一般性的数据库，它可以管理大量的属性数据和空间数据密切联系，能够存储各种形式数据，对数据进行更新和维护等。城市里二氧化碳的排放点和浓度能够利用遥感卫星用图像呈现出来。GIS较强的采集数据和编辑数据功能把二氧化碳浓度用数据库形式管理，分析二氧化碳空间，指出城市碳足迹，进而促使人们合理利用城市土地、科学分布工业等规划。伴随GIS技术的快速发展，GIS在城市规划方面的运用也会面临新的挑战和机遇，这就需要GIS的设计人员更加努力探究，完成全方位的研究工作。随着全球气候渐渐变暖，碳足迹的提出并且解释了人们的能源意识与行为对气候造成的影响，给科学的测量地区、企业、个人碳排放量创造了有利的数据工具，所以，要科学合理地控制碳足迹，营造城市的低碳生活环境。应用GIS技术分析碳足迹过程如图1所示：

图1 分析GIS技术在碳足迹中的运用

6 GIS实现碳足迹路径

6.1获得带有二氧化碳浓度的图像。气象卫星能利用它携带的气象遥感器，准确接收并测量来自于地球、大气和海洋的各种微波辐射与可见光辐射信息，然后把它们转化为电信号传递给地面的接收站，接收站工作人员能经过红外线气体的分析方法（二氧化碳能够有选择地吸收红外线，一定范围值内，红外线吸收值和二氧化碳浓度成正比关系），依据吸收值测算二氧化碳浓度。测量城市的二氧化碳浓度，可以先把城市分成几块，分块采集数据，而后再通过遥感图像合拼成图。采集数据过程如图2。

图2 碳足迹的海量数据获得

6.2 数据的储存与管理。经计算机处理过的遥感图像必须进行数字化才可以存储，数字化后获得的数据应该结合地面的检测数据（例如文本的数据）实施储存和处理，进而实现数据的矢量化。数据储存过程需要遵循数据时间的一致性原则，为确保数据有研究的实际意义，采集二氧化碳浓度信息的时间必须是同一段时间并且在同一个地区；采集的区域越小，所采集数据就越真实精确度也就越高，实证性也就越强；口径一致性的统计方法有很多，因为数据具有海量性特点。所以，统计面浓度或者点浓度过程中要特别注意单位及小数点等方面因素；注重空间覆盖的完整性，获得空间数据时，应该先把划定所要研究的地区边线，一旦超过该地区边界，要经过图形的处理与剪切，并且不能遗漏边界点，避免丢失数据，进而不能正确地指导决策；坐标系具有统一性的特点，因为图层并不来自相同的渠道，所有图层均具有自己独立的坐标系统，必须把他们叠加一起再进行操作，保证所有图层的坐标系统一致，避免它们不能同时显示在特定的范围内，同时，应该注意图层不能被叠加在一起进行空间分析与查询。数据的处理流程。处理数据的简单流程如下图3所示：

图3 处理数据信息流程

6.3 建立碳足迹的缓冲区。之所以要建立缓冲区是因为要识别某个地理空间物体或实体造成对其周围产生的影响，在附近构建一定带状区域。区域性碳足迹通常以面或者点的形式出现，建立点的缓冲区十分简单，即把某个点要素作为圆心，把缓冲的半径作为圆周，获得点要素缓冲区域；与点缓冲区相比，面缓冲区的构建相对复杂一些，它是把面要素边界作为基准线同时向内侧与外侧划定平行线，基准线与平行线间的区域就称为面缓冲区域。运用矢量方法就可以获得区域碳足迹缓冲区，在计算缓冲区时，需要注意缓冲区中多边形的合并与重叠，包含同一要素的缓冲区重叠及多要素间缓冲区重叠问题。

6.4 分析碳足迹缓冲区。利用面积大小和颜色差异能形象地显示缓冲区域里的碳足迹分布情况，再参照城市的能源配置、交通情况及产业分布，正确地指导城市规划交通布局，调整产业结构以及更新能源信息，促使决策者做出更加科学合理的判断。

7结束语

GIS最大的优势就是它的卓越性能和优良特性，近几年，GIS技术正在受到人们越来越多的重视，也被逐渐应用到各个领域的规划方面工作，它在规划方面工作的运用大大地提高了研究设计人员的工作效率，提高了规划管理水平，为规划决策提供了一份保障。相信在不久的将来，GIS系统技术会得到进一步的发展，GSI的功能也会更强大。

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